我国创客教育发展现状及问题探析——基于Bicomb的可视化分析

苏 鑫 胡卫星

(渤海大学 教育科学学院,辽宁 锦州 121000)

0 引言

创客是一种教育文化，鼓励学生并针对存在的问题进行创造性的研究，提倡创新与实践的特点引起了广泛关注，创客教育正在我国教育领域中兴起新浪潮。伴随着诸如3D打印和开源硬件等技术的快速发展，创客教育大大加快了先进技术与教育的融合。2016年6月，教育部制定并印发的教育信息化“十三五”规划文件指出：“部分区域应积极探索‘众创空间’在信息技术中的建设，探究跨学科(STEAM)教育、创客教育等创新的教育模式，使得学生的创新能力和信息分辨能力有所提高[1]。”创客教育是我国教育改革的关键一步，旨在培养学生的创新能力和核心素养，得到了国家的大力支持。目前，创客教育主要以创客空间和创客实验室等形式来开展活动，在上海、北京、杭州等地的创客空间都已经初见规模。然而，由于受到传统教学理念的影响，教学实践中还存在着诸多问题。因此运用适当的研究工具，对当前创客教育的发展进行有针对性的深入分析，具有理论研究价值和现实指导意义。

1 研究设计

1.1 研究方法

本文主要采用的是文献分析法，通过对搜集到的近3年创客教育的文献进行甄别、分析、归纳和总结，对其发展趋势进行可视化分析。文献研究法是一种基本的、可以灵活运用的研究方法[2]。在文献分析的基础上，对关键词进行进一步分析，主要采用词频分析、共词分析、聚类分析、多维尺度分析的方法进行研究[3]。词频分析是对文献中出现的重要词汇以及关键词的次数进行统计与分析，是挖掘文本的重要手段，具有准确性、客观性等特点。关键词是学术研究内容的高度提炼，通过对关键词的统计与处理，可以清楚地显示创客教育的研究主题、研究热点和发展趋势。共词分析法是利用文献集中出现的词汇次数，来确定该文献集中所代表研究的各个词汇之间的联系[4]。因此，对相关文献的关键词出现的频率进行统计，生成共现矩阵和词篇矩阵，形成由这些词对之间联系起来的所组成的共词网络。聚类分析是根据一定的规则将分类对象分成若干类。在同一个类中，这些对象在含义上彼此相似，而在不同的类中，对象往往彼此不同。多维尺度分析又称多维量表分析，采用MDS(Multidimensional scaling，简称MDS)可以创建多维空间感知图,通过分析对象之间的紧密程度，可以揭示对象之间的关系(相似或差异)。

1.2 研究工具与数据来源

研究工具采用数据计量软件“书目共现分析系统”(Bibliographic Item Co-Occurrence Matrix Builder，BICOMB)。该软件主要处理文献数据库中下载的文献记录，准确提取数据，建立项目，频数统计、矩阵分析等等，为研究课题提供详细精准的基础数据[5]。软件适用于分析CNKI、万方、ELESIVER等多种数据库下载的自定义格式文本文档。同时，为了更好地保证科研效果，采用SPSS Statistics 22统计分析软件来对Bicomb生成的词篇矩阵进行聚类分析和多维度分析。研究采用中国知网数据库为样本数据库，以主题词“创客教育”进行高级检索，检索的年限在2018-2020年。共查找到条件符合的文献1 337篇。为保证样本的准确性，人工剔除会议综述等一些不相关文献，共得到有效文献1 186篇，符合条件的中文文献1 166篇，2018年文献633篇、2019年文献530篇、2020年文献3篇。

2 研究结果及分析

2.1 中文高频关键词分析

2.1.1 高频关键词确定

利用Bicomb软件，对创客教育(2018-2020)1 166篇中文文献的关键词进行统计，并进行标准化处理。频次≥1的关键词有1 948个，共发生频率为4 423次。结合研究需要，最终选取频次≥15的关键字段作为高频词汇，可得出2018—2020年创客教育研究热点如表1所示。

表1 创客教育研究高频关键词

从表1可以看出，创客教育研究的24个关键词呈现的总频次为1 701次，占总关键词出现总频次的38.46%。这些关键词表述的研究内容是2018-2020的创客教育核心内容，前10个研究热点依次为：创客教育(959)、创客(119)、创客空间(91)、教学模式(50)、信息技术(38)、高职院校(36)、高校(35)、中小学(35)、创新能力(30)、创新创业(30)。其中，尤其是“创客教育” “创客”和“创客空间”这3个关键词，发生频率远远大于其他关键词。

2.1.2 高频关键词共现矩阵分析

在Bicomb软件中，选择软件“矩阵”中“共现矩阵”命令，其中选项关键词阈值设定为“≥15”并且“≤959”，结果如表2所示。

从共词矩阵的数字可以看出，在24个高频关键词中，“创客教育”与12个高频关键词的共现频次大于20，与“创客空间”(72)、“创客”(68)、“教学模式”(42)、“中小学”(33)这4个高频关键词的共现频次最高，说明2018-2020年创客教育经常与创客空间、创客、教学模式、中小学联系起来研究；创客空间与“创客”(68)联系密切。从共现频率中可以发现，近年来，研究者对于中小学创客教育，创客教育模式广泛关注。

2.1.3 高频关键词相似矩阵分析

在Bicomb软件中，选择软件中的“矩阵”中“词篇矩阵”命令，其中关键词阈值设定为“≥15”并且“≤959”。生成关键词词篇矩阵导入到SPSS22.0中，通过系统聚类，将其转化为相似矩阵，结果如表3所示。

由表3可以看出，各关键词与创客教育由近到远的顺序依次为：创客空间(0.244)、创客(0.201)、教学模式(0.192)、中小学(0.180)……创新创业教育(0.092)、策略(0.089)、创客文化(0.081)、创客教育理念(0.008)。这一结果说明，2018-2020年相关学者对创客空间、教学模式和创客教育在中小学中的应用的研究较多，而涉及到策略、高职、创客教育理念等相关研究较少。

2.1.4 高频关键词聚类分析

将24个高频关键词构成的相似矩阵，导入SPSS22.0进行聚类分析，结果见如图1所示。

由图1可以直观地看出创客教育研究被分为三个种类，其中第三个种类被分成4小类，具体分布(见表4)。

表2 创客教育高频关键词的共词矩阵

表3 创客教育高频关键词的相似矩阵

表4 创客教育高频关键词聚类一览表

根据分类显示，3类创客教育研究具体分为：种类1为高校、创新创业教育、互联网+、核心素养、创客教育理念的研究。种类2为创客文化、Auduino(开源软硬件平台)、创新能力、策略。种类3涵盖了创客教育的主题研究，主要包括三小类，分别是：种类3～1主要为高职教学设计的研究；种类3～2主要为STEAM教学模式的相关研究；种类3～3主要为中小学信息技术中的创客教育研究。

2 研究热点的可视化分析

采用SPSS22.0软件，以向心度和密度为二维坐标参数，将高频词相似矩阵转化为相异矩阵，并进行多维尺度分析。结果显示：Stress=0.17112、RSQ=0.83863，说明其拟合效果较好，可以反映出创客教育高频关键词的学术联系状况，聚类分析结果如图2所示。

图2 创客教育研究热点知识图谱

由图2可知，种类3所占的区域较大并且处于战略坐标的核心附近，表明这些区域是学术界研究的热点内容。种类3的关键词大多分布在1,4象限，这说明创客教育模式、创新创业等方面的研究处于整个网路的中心地位，其中创客教育、教学模式、创新创业研究处在第一象限，说明其研究结构紧密，相对比较成熟。而STEAM教育、教学设计等研究处在第四象限，虽然处于研究中心地位，但是尚未形成稳定的结构，有待于得到进一步的深入研究。种类1大部分关键词处于1和2象限，说明互联网和创新创业教育等研究结构比较紧密，其中互联网研究是这几年的研究热点。种类3横跨第2和第3象限，此领域的研究整体没有得到足够重视，创客文化虽然已经形成了一定的结构，但是在整体上仍还不处于核心地位。而策略和Arduino(开源硬件平台)等热点问题处于第3象限，距离核心关键词较远，表明其研究较少。

3 创客教育存在的问题

通过对创客教育领域中高频关键词的聚类分析，结合相关文献的阅读，表明我国近3年来创客教育的实践研究还处于发展的初期，在该过程还有诸多问题有待进一步探索。

3.1 创客教学中缺乏专业型教师

分析结果显示，在培养创客教师方面的研究比较匮乏。创客教师是创客教育开展的基础，在课堂中基本采用项目式教学，作品的设计要求将多门学科重新组合。因此，需要创客教师具有扎实的基础素养、实践技能、掌握相关学科的知识体系。钟伯昌等调查研究显示，当前中小学创客教育实践中存在的第二大问题就是缺少专业型教师[6]。目前，创客教师由其他理工学科的老师兼任，缺乏专门化的职业创客教师。创客教育对师资的要求非常高，一方面需要一线教师要具备扎实的专业素养和卓越的跨学科实践能力；另一方面还需要教师能够不断学习，具备良好的创新思维和操作能力。

3.2 高校教学实践缺乏系统的创客课程

在关键词的可视化分析中，关键词“高校”距离中心点“创客教育”位置偏远，这表明创客教育在高校逐步推进的过程中还存在着很多不足。绝大多数高校依旧采用传统教学理念与课堂体系，以培养学生的学科能力和专业技能为主，忽视对学生跨学科综合实践和创新能力的培养，缺乏创客教育在实际教学环境中具体教学安排，没有形成专门化创客课程体系。虽然高校开始重视创客教育对培养创新人才的作用，但是在创新创业方面的教育实践能力还远远无法满足学生的需求，尤其是在具体的专业课程体系中，还是非常缺乏与专业职业能力培养相融合的有效创客教育课程开设。

3.3 创客教育课程实践应用不够

纵观我国创客教育的研究，可以发现现有的文献更注重创客空间的建设、创客教学理念以及我国创客教学模式等问题的研究。而对创客教育的运行机制、教学特色、具体操作与实施等问题研究较少[7]。研究者也提出了很多适用于创客课堂的教学模式，但是这些教学模式缺少成熟的实践案例。而且，整体上我国创客教育与学科的整合度不高。国内的创客教育通常与信息技术教育、STEAM教育等领域联系起来，通常出现在中小学信息技术课程和高等院校的计算机专业，涉猎的范围相对比较狭小，尤其是缺乏与具体专业职业能力培养相结合的操作方法，对培养学生创造能力的提升促进作用不明显，更没有体现出促进教学改革的发展。

4 对创客教育发展对策及建议

4.1 开展针对性的创客教师师资培训

相比于传统信息技术老师或者实验员，创客教育专任教师需要具备更高的要求和能力，需要对教师开展有针对性的专门化训练。创客教学与科学、工程、编程等多门学科知识有很大的联系。因此，应在高校及社会中加大对专业型人才的培养，开设相关创客教育教师培训课程，从信息技术、科学和理化等学科教师中挖掘培养一批创客核心人才，然后逐步扩大培训到对创客教育具有兴趣和热情的其他学科教师。以此来充分挖掘教师的潜能，鼓励更多的教师参与到创客教育中，熟练运用创客教学中的知识，推动创客教育发展。

4.2 营造高校创客教育环境和完善创客教育体系

大学生是最具创新潜力的群体之一。高等院校依据当地的科研情况，进行实习实训和创业实践，重视高校创客教育的建设[8]。而高校依托现有资源，可以举办例如创客大赛和创客交流会等活动，提升学生的综合素质，将理论灵活运用于实际操作中。同时，更为重要的是要依托专业特色，形成具有鲜明特色的专业创客教育课程体系，将专业技能发展与创新创业教学进行有机的结合，从而实现研发出适用于学生学习的创客教学体系。

4.3 实现创客教育与课程实践的深度融合

理论研究是实践研究的基础，研究者应该加大对创客教育相关理论研究的深度，挖掘创客教育教学的活动机制，制定成熟教学模式并将其应用到实际教学中，理论与实践结合起来，在实践中发现问题与解决问题，从而使得创客教育得到进一步发展。促进创客教育与其他学科的深入融合，可以加速推进教学理念的变革，全方面培养学生的核心素养。因此，要认识到创客教育不仅能与信息技术课程相联系[9]，还可以将创客教育融入于其他学科，进一步研究创客教育与多门课程融合的教学模式。例如，创客教育与语文教学的融合，将语文教材中的古诗词内容用Scratch编程为一个程序，让同学们跟着程序背诵，并可以查看词句解释等。不但可以节省课堂教学时长，还可以激发学生的学习兴趣，产生更好的教学效果。

总之，创客教育的成长在我国处于萌芽状态，但近几年来推动了我国教学改革的进程，创客教育已经成为提升学生创新思维的重要方式，是未来教育发展的实践领域之一，更是不断深化教学改革的突破口。通过大力发展创客教育，不仅能够有效提升广大学生的创造力和实践力，而且还可为我国培养出大量的创新型人才。